邻二氮菲分光光度法测定微量铁

1、邻二氮菲分光光度法测定微量铁一、实验目的：1、学习确定实验条件的方法，掌握邻二氮菲分光光度法测定微量铁的方法原理。2、掌握TU-1901紫外-可见分光光度计的使用方法，并了解此仪器的主要构造。二、实验原理：1、邻二氮菲：，即“1,10-邻二氮杂菲”，也称邻菲罗啉、邻菲咯啉，是一种常用的氧化还原指示剂。在pH=29的溶液中，Fe2+与邻二氮菲(phen)生成稳定的桔红色配合物Fe(phen)32+：此配合物的lgK稳=21.3，摩尔吸光系数510 = 1.1×104 L·mol-1·cm-1，而Fe3+能与邻二氮菲生成31配合物，呈淡蓝色，lgK稳=14.1。所以在

2、加入显色剂之前，应用盐酸羟胺(NH2OH·HCl)将Fe3+还原为Fe2+，其反应式如下：2Fe3+2NH2OH·HCl2Fe2+N2+H2O+4H+2Cl-因此，分光光度法测定试样中的微量铁实验时常用盐酸羟胺(NH2OH·HCl)将Fe3+还原为Fe2+，用邻二氮菲测定试样中铁的总量（控制溶液的酸度为pH5较为适宜）。该法具有高灵敏度、高选择性，且稳定性好，干扰易消除等优点。2、 根据朗伯比耳定律：A=bc，当入射光波长及光程b一定时，在一定浓度范围内，有色物质的吸光度A与该物质的浓度c成正比。只要绘出以吸光度A为纵坐标，浓度c为横坐标的标准曲线，测出试液的吸光

3、度，就可以由标准曲线查得对应的浓度值，即未知样的含量。3、 确定适宜的条件的原因：在可见光分光光度法的测定中，通常是将被测物与显色剂反应，使之生成有色物质，然后测其吸光度，进而求得被测物质的含量。因此，显色条件的完全程度和吸光度的测量条件都会影响到测量结果的准确性。为了使测定有较高的灵敏度和准确性，必须选择适宜的显色反应条件和仪器测量条件。通常所研究的显色反应条件有测量波长、显色温度和时间，显色剂用量，显色液酸度，干扰物质的影响因素及消除等。4、 如何确定适宜的条件：条件试验的一般步骤为改变其中一个因素，暂时固定其他因素，显色后测量相应溶液吸光度，通过吸光度与变化因素的曲线来确定适宜的条件。三

4、、仪器和试剂：1、仪器：TU-1901紫外-可见分光光度计，1 cm吸收池2个，吸量管（1mL2个、2mL3个、5mL1个），洗耳球、50 mL 比色管8个。2、试剂：1.0×10-3 mol·L-1铁标准溶液、100g·mL-1铁标准溶液、0.15%邻二氮菲水溶液，10%盐酸羟胺溶液（新配），1 mol·L-1乙酸钠溶液，工业盐酸试样。四、基本操作：1、启动计算机，打开主机电源开关，启动工作站并初始化仪器。2、在工作界面上选择测量项目（光谱扫描，光度测量），本实验选择光谱扫描，设置测量条件（扫描范围，测量波长等）。3、将空白放入测量池中，点击START

5、扫描空白，点击ZERO校零。4、标准曲线的制作。五、实验步骤、数据及数据处理：1、吸收曲线的绘制和测量波长的选择：用吸量管吸取2.00 mL 1.0×10-3 mol·L-1铁标准溶液，注入50mL比色管中，加入1.00mL 10%盐酸羟胺溶液，摇匀，加入2.00 mL0.15%邻二氮菲溶液，5.0 mL NaAc溶液，用水稀释至刻度。在光度计上用1 cm比色皿，采用去离子水为参比溶液，在440-560 nm间，每隔5nm测量一次吸光度，并记录数据（表1）。波长（nm）吸光度A波长（nm）吸光度A波长（nm）吸光度A560.000.079515.000.445470.000

6、.395555.000.103510.000.451465.000.378550.000.135505.000.445460.000.361545.000.179500.000.436455.000.345540.000.231495.000.427450.000.333535.000.287490.000.421445.000.322530.000.342485.000.418440.000.311525.000.389480.000.414520.000.425475.000.408表1 吸收曲线数据：由表1，绘得吸收曲线图如下：2、 显色剂条件的选择（1） 显色剂用量的选择：在6支50m

7、L比色管中，各加入2.00mL 1.0×10-3 mol·L-1铁标准溶液和1.00mL 10%盐酸羟胺溶液，摇匀。分别加入0.10，0.50，1.00，2.00，3.00及4.00mL 0.15%邻二氮菲溶液，5.0 mL NaAc溶液，以水稀释至刻度，摇匀。在光度计上用1cm比色皿，采用去离子水为参比溶液，于510nm波长处测吸光度。记录数据得表2（如下）：邻二氮菲溶液体积（mL）0.100.501.002.003.004.00波长510nm处吸光度Abs0.0460.2420.4490.4570.4520.449根据表2，以邻二氮菲体积为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制吸

8、光度-显色剂用量曲线，得：由吸光度-显色剂用量曲线，可知显色剂（0.15%邻二氮菲溶液）最佳用量为2mL。（2） 溶液 pH值的选择：取8支50mL比色管中，各加入2.00mL 1.0×10-3 mol·L-1铁标准溶液和1.00mL 10%盐酸羟胺溶液，摇匀，放置2min。再加入2.00mL 0.15%邻二氮菲溶液，摇匀。用吸量管分别加入0.0，0.2，0.5，1.0，2.0，2.5，3.0mL NaAc溶液，以水稀释至刻度，摇匀。在光度计上用1cm比色皿，采用去离子水为参比溶液，在510nm处测吸光度。记录数据得表3（如下）：NaAc溶液体积（mL）0.00.20.51

9、.01.52.02.53.0吸光度A00.1070.2660.4440.4410.4540.4520.447根据表3，以NaAc溶液体积为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制吸光度A-NaAc溶液体积曲线，得： 由吸光度A-NaAc溶液体积曲线可知，NaAc溶液最佳用量为1.5mL。（3） 显色时间及有色溶液的稳定性：用吸量管吸取2.00 mL 1.0×10-3 mol·L-1铁标准溶液，注入50mL比色管中，加入1.00mL 10%盐酸羟胺溶液，摇匀，加入2.00 mL0.15%邻二氮菲溶液，1.5 mL NaAc溶液，用水稀释至刻度，摇匀。立即在光度计上用1cm比色皿，采用去离

10、子水为参比溶液，在510nm处测吸光度。然后再分别放置3，6，9，12，15min后再测其吸光度，记录数据得表4（如下）：时间（min）03691215吸光度A0.4450.4450.4460.4450.4450.446根据表4，绘制吸光度A-时间曲线，得：由吸光度A-时间曲线，可知Fe2+与邻二氮菲(phen)生成的桔红色配合物Fe(phen)32+较稳定，一定时间内，其不会发生改变。故配好溶液后即可测其吸光度A。3、工业盐酸中铁含量的测定：(1)标准曲线的制作: 在6支50 mL比色管中，分别加入0，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4 mL 100 g/mL铁标准溶液，再加入1.00

11、mL10%盐酸羟胺溶液，2.00 mL0.15%邻二氮菲溶液和1.5 mL NaAc溶液，以水稀释至刻度，摇匀。在光度计上用1cm比色皿，采用去离子水为参比溶液，在510nm处测吸光度。记录数据得表5（如下）：浓度（g/mL）0.00.120.162.02.42.8吸光度A0.0000.2360.3100.3810.4690.545根据表5，以铁浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，得：由上图，可得标准曲线方程为：y=0.194x-8.1×10-5。（2） 试样测定：准确吸取2.0 mL工业盐酸三份，在3支50 mL比色管中，分别加入1.00 mL10%盐酸羟胺溶液，2.00

12、mL0.15%邻二氮菲溶液和1.5 mL NaAc溶液，以水稀释至刻度，摇匀。在光度计上用1cm比色皿，采用去离子水为参比溶液，在510nm处测吸光度。记录数据得表6（如下）：编号未知样1未知样2未知样3平均吸光度0.2100.2130.2050.209由标准曲线方程为：y=0.194x-8.1×10-5，将y=0.209代入方程，可求得x=1.078即稀释后工业盐酸中铁的含量为1.078g/mL，则：工业盐酸中铁的含量cx=25×1.078g/mL=26.943g/mL6、 思考题：1、 邻二氮菲分光光度法测定微量铁时为何要加入盐酸羟胺溶液？答：工业盐酸中含有Fe2+和F

13、e3+，其中Fe2+与邻二氮菲(phen)能生成稳定的桔红色配合物Fe(phen)32+，此配合物的lgK稳=21.3，摩尔吸光系数510=1.1×104 L·mol-1·cm-1，而Fe3+能与邻二氮菲生成31配合物，呈淡蓝色，lgK稳=14.1。所以在加入显色剂之前，应用盐酸羟胺(NH2OH·HCl)将Fe3+还原为Fe2+，然后才能进行铁的总量的测定。2、吸收曲线与标准曲线有何区别？在实际应用中有何意义？答：吸收曲线是测定样品在不同波长下的吸光度的大小，由吸光度和波长绘制的曲线，而标准曲线是在确定的波长下（一般是最大吸收波长），测定不同浓度的样品的吸光度，由吸光度和样品浓度c绘制的曲线。吸收曲线是用来找出最大吸收波长，标准曲线是用来确定未知样的浓度。3、透射比与吸光度两者关系如何？测定条件指哪些？答：透射比与吸光度的关系为:A=（I0/I）=（1/T）； 测定条